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飞轮储能论文.doc:..飞轮储能与速度调节⑴范帝楷11060132摘要:本文主要介绍了飞轮储能调速的原理,背景及部分设计和控制方法关键字:、控制1背景在工程实际中,机构原动件的运动规律是山其各构件的质量、转动惯杲和作用于其上的驱动力与阻抗力筹因素决定的。在一般情况下,原动件的速度和加速度是随时间而变化的,因此为了对机构进行精确的运动分析,就需要决定其真实的运动规律,这对于高速、高精度和高口动化程度的机械设计是十分車要的。在一般的情况下,机械由于原动件作非等速运动,会不可避免地产生机械振动,这种振动对机械寿命、效率和工作质量都有负而效应,于是,控制机械振动成了工程中研究的一大课题。:工芦=竺旦dt动量定理寸工尬=P1-P\动量矩定理寸Mdt=r2xP2-nxP1动能定理:J工F•dr=:&(艺弩么+艺丄|么)=(艺巧匕cos%±^Micoi\lt取勺为独立广义坐标得:令:>2F(上-cosoc(± 9)cOjdt可得:性心少为等效力矩△W叭冷几(血X-此n)“COmax—cosaj±VA/f—cOj a)j由此,复杂的机构可以筹效为一个简单的单自由度曲柄机构。:一个周期内平均角速度为:其中"nwc(©血)为该周期内最大(小)角速度。定义三:机械运转不均匀系数为:飞轮调速的基本原理:不失一般性,假设等效转动惯量人为常数,市动能定理冇:maxAW因此要是/减小,只需使得竺罟减小,由此只需要在机构上安装i飞轮,增人机构J州的转动惯量即可。在该过程中,飞轮的作川是将最大的速度减小,最小的速度增人,即在加速的过程屮吸收电能,减速的过程中释放电能,达到一个平衡的效果。飞轮的力学分析:为了简单起见,不妨设E轮质量分布均匀,速度恒定,且截而上各点应力相等。如右图所示,设飞轮外径为R,厚度为横截面面积为A,密度为Q转动角速度为⑵,则飞轮收到惯性力,受力分析如右图:Y方向受力平衡nJ得因此飞轮的材料选取与其转动角速度的犬小密切相关。 高储能密度飞轮结构设计方法⑴背景1973年,Pos(提出利用玻璃纤维和凯夫拉尔纤维复合材料来制造飞轮,这让飞伦的储能密度有了很大的提高空间[4]。追20世纪90年代,rh于高强度纤维材料、低损耗轴承、电力电子学等方而科技的发展取得了突破,给飞轮储能的工程应川提供了坚实的技术基础。飞轮储能系统的主要性能指标右储能密度、转速、储能量、如动量、功率以及充放电效率等。飞轮结构设计技术指标储能密度(也称比能量)U0是反映系统性能的关键指标,是E轮结构设计优劣的评价标准。对于单一材料制成的飞轮:(1)其中:P为飞轮材料密度,Ks为飞轮结构形状系数,0max为转子的最大应力。令omax=Kmob,其中:。b为材料强度极限,Km为飞轮材料利用系数,贝lj对于[+1多种材料制成的飞轮:其中:mi为材料质量,Ksi为材料形状结构系数,Pi为材料密度,Kmi为材料利川系数,①,为材料强度极限。c aS 亠令J=不~si二-,得U厂工G©⑷"々) Pi »=1对于加工完成的飞轮,Ci在